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1、稀土在医学上的应用前言：稀土是镧、铈、镨、钕、钇等17种金属元素的总称，由于它们具有独特的原子结构和煜化性质，在工农业生产，特别是高科技领域中用途极为广泛。近年来对稀土在医药方面的研究在不断深入和扩展，并在许多方面取得满意结果。我国对稀土在医药上的应用研究起步较晚，但目前有许多科技工作者致力于这方面的研究和开发，并取得一定成绩。关键词：稀土元素 稀土与医学一、 稀土元素1稀土元素的概念 稀土元素指周期表中B族，原子序数21的钪、39的钇和57的镧至71的鑥等十七个元素。 2稀土在自然界的存在1) 稀土元素在自然界的同位素在自然界中发现稀土元素的稳定同位素有五十多种。多数稀土元素以不同质量的同位
2、素的混合物存在于自然界中。2) 稀土在自然环境及生物体内的分布镧（La）铈（Ce）镨（Pr）钕（Nd）等稀土元素在自然界中广泛存在，主要集中在地壳，此外在土壤、水体、大气和生物体中均有公布，由于稀土元素在土壤中的化学形态不同，其生物效应往往会有很大差异，而在清洁的河水或湖水中稀土元素含量很低；大气中气溶胶含有极微量；公布趋势北方高于南方，远离陆地的海洋上空气溶胶要比城区低1-2个数量级。植物体内普遍含有但比地壳中低一个数量级，而植物性食品中含量还要低一个数量级。无论施用稀土与否，植物体内的稀土元素均来源于土壤，因此施用稀土可促使植株更多吸收稀土。稀土元素在人和动物体内的公布主要积聚在肝和骨中，
3、骨中含量最高，但排出较难，而牙和骨中的分布代谢相似。随着年龄的增长有一定积累，但50岁以后开始有稳定和下降的趋势，这种现象与老年人骨中Ca、P沉度变化相似。3) 稀土元素的存在状态由于稀土元素原子结构的相似性，在地球化学上它们它们紧密结合并共生于相同矿物中。它们在矿物中存在状态有三种情况：a)参加矿物晶格，是矿物不可缺少的部分，即稀土矿物，如独居石等。b)以类质同晶置换的形式分散在造岩矿物中，如磷灰石等c)呈吸附状态存在于矿物中，如粘土矿物、云母矿等。3稀土离子的电子结构及其价态稀土原子的价电子层结构比较复杂。钪和钇遵循原子构造原理，其价电子层结构分别为3d14s2和4d15s2。5771号的
4、镧系原子出现反常，它们的价电子层结构不是从4f16s2到4f146s2，其中57La、58Ce、64Gd和71Lu原子的价电子层结构中出现5d1。 稀土原子的价电子层结构具有下列3个明显的特点： （1)最外层是ns2电子，与周期表中s区元素的价电子层结构相似，因此稀土元素是金属元素，稀土金属是活泼金属。由标准电极电势E0-可知，稀土金属不论在酸性还是碱性介质中都是强还原剂，它们的还原能力仅次于碱金属和碱土金属。 (2)次外层是(n1)d01(n1)s2(n1)p6结构。当稀土原子失去ns2和(n1)d电子呈3价态的RE3+离子时，这种离子具有稳定的(n1)s2(n1)p6 8电子结构。因此，稀
5、土元素的主要化合价是3价，这与它们在周期表中的位置相符合。(3)次次外层是4f014(Sc和Y除外）。由于当4f轨道接近和处于全满、半满或全空状态时结构稳定，使镧系元素的化合价除了+3价外，还有+4和+2较稳定的价态。例如，Ce常表现为+4价态，因为Ce4+为4f0电子组态；Pr,Tb,Dy也可表现为4价态，Pr4+为4f1，Tb4+为4f7，Dy4+为4f8。Sm, Eu, Tm和Yb常表现为2价态，因为Sm2+为4f6, Eu2+为4f7, Tm2+为4f13,Yb2+为4f14。由于4f电子的不完全屏蔽引起镧系收缩，即镧系元素的原子半径和离子半径其总趋势是随着原子序数的增大而减小的现象。
6、镧系收缩的结果之一是使钇（Y3+）的离子半径落在Er3+之后，Sc3+离子半径接近La3+，致使Y和Sc成为稀土成员。其二是使Zr和Hf, Nb和Ta,Mo和W,Tc和Re,轻铂系和重铂系各对原子半径和离子半径极为接近。4稀土配合物的特点及在血浆中的物种稀土离子与钙相似属于硬酸类，即为不易氧化变形的离子，因而与属于硬碱的配位离子有较强的配位能力，与几种配位离子配位能力的次序为：ONS FClBrI1) 稀土离子经常是与含氧配体形成配合物。许多体内配体如氨基酸、多肽、蛋白质及各种羟酸均含有与Ln3特征配位的氧原子。同时水对稀土离子也是很强的配体，在水溶液中稀土经常是以水和离子形式存在。当配体的络
7、合能力比水强时能替代水分子而直接与稀土离子配位。在这类配合物中水分子和阴离子到底哪个位于内配位层，取决于阴离子的络合能力及浓度等。2) 稀土配合物的热力学稳定性与稀土对动物的毒性及作用机理紧密有关。稀土离子很容易取代体内钙的位置而影响钙的功能，但稳定的稀土配合物一般不容易对钙产生取代，这类配合物能较快的通过肾脏经尿液排出体外，因而毒性较低。配合物进入体内后的毒性与自由金属离子、自由配体和配合物本身的毒性有关。镧系配合物在溶液中除了应考虑热力学稳定性以外，还应研究动力学稳定性。3) 稀土离子在体内的作用与其存在的物种有关。血浆中存在着种类繁多的金属离子及配体。但当稀土离子进入体内后如何确切地测定
8、其在血液中的物种及浓度分布，长期以来并未得到解决，目前常用的方法是以各种配合物的热力学稳定常数为基础进行计算机模拟计算。二、 稀土与医学1. 临床诊断及药物治疗近年来，稀土元素荧光的分析中新技术获得了迅速发展，尤其是在使用激光作为激光光源后，灵敏度进一步提高。其中，稀土离子探针和时间分辨免疫分析在生物和医学上得到广泛应用。1) 稀土离子探针当所研究的物质或系统含有一个或几个发光基团时，其固有发光可用于获取结构或成分信息，如果物质不含发光基团时，可以将发光分子或离子建和上去，继而提供一个发光探针，发射出一个对环境敏感的特征荧光。稀土离子探针在药品及食物分析中有重要的作用。2) 时间分辨荧光免疫分
9、析时间分辨荧光免疫分析是利用稀土元素的螯合物与抗体形成形成共轭体作为发光标记物，荧光测量的直接对象是这些稀土元素的螯合物。其在乙肝病毒标志物定量检测、血清透明质酸检测等起着重要作用。此外，国内已用稀土元素中的镧或铕生产出性能更加优异的感光屏，提高了动态脏器投照的清晰度和诊断水平，而且其照射时间仅为钨屏的1/31/4，大大减少了照射时间，从而降低对病人的辐射剂量，也延长了管的寿命，节约了能源和设备的投资费用。2. 加强核磁共振影像其原理为：利用自旋驰豫时间差异，加入顺磁的稀土离子作为试剂，可增加两个邻近组织的对比度，更好地改善肾、肝、胃肠道等器官图像，增强核磁共振影像。稀土中又以钆离子的性能最好
10、，如常规采用DTPA钆作为核磁共振显像的造影剂时，具有DTPA钆配合物可以自由扩散、无交换作用，稳定系数大，无毒，可很快经尿排出体外等优点，可用做大脑肿瘤、膀胱癌的图像对比度加强剂，也常用于脑损伤和大脑梗塞等方面的诊断以及肾、脾、心肌缺血、损伤、肾盂造影等方面。3. 稀土的抑瘤作用稀土化合物能在肿瘤内积累，甚至能进入到肿瘤的核心部位，这是由于稀土能与核酸和核苷酸生成络合物，稀土离子能置换生物学上重要化合物中的钙离子和镁离子，这在肿瘤抑制作用中有一定的意义。90Y（钆）在衰变过程中产生2.2Wev的B射线可以治疗多种疾病。用169Yb(镱)EDTA作为显影剂具有的优点是，半衰期较长，可以作较长时
11、间的追踪观察，并便于储存和在疑难病急诊确诊时使用。临床常常将169YbEDTA注射于脑室、脑池和鞘内，用于脑积液显像。还可用于观察病人肾功能状况，如将其注射于血液中，通过检测血中放射性强度，计算肾有效血流量和肾小球滤过率。用稀土的稳定同位素可显示肿瘤活性，如将177luCl3（氧化镥）局部注射肿瘤或腹腔、胸腔中，对其中的恶性渗出液有较好的疗效，也可以治疗腹膜炎。目前多家研究室发现一定剂量的混合稀土或单一稀土元素对多种肿瘤免疫功能和抗氧化功能力，为今后把稀土用于肿瘤治疗开阔出新的领域。90年代初期还有人探讨研究用稀土治疗艾滋病，并认为很有开发前景。4. 稀土对动物内分泌及免疫系统的影响1) 稀土
12、对动物内分泌活动的影响近年来，我们以大鼠为对象，以体内实验与体外实验相结合的方法，研究了SmCl、CeCl、PrCl等对大白鼠内分泌系统结构和功能的影响，获得一些有益的资料。A. 血清中生长激素浓度增高主要是由于生长激素细胞在SmCl作用下细胞合成与分泌增强所致。B. SmCl可直接作用于甲状腺滤泡上皮细胞影响其结构和功能，使血清中T浓度降低。C. SmCl对冷束缚应激引起胃粘膜损伤具有明显的抑制作用D. 一定低剂量的CeCl可能具有特异性刺激生长激素细胞合成与分泌GH的作用，并对机体具有安全性。2) SmCl、PrCl对小鼠免疫功能的调节作用低剂量的SmCl、PrCl对淋巴细胞转化的促进作用
13、更为显著，但就从抗体形成及淋巴细胞转化结果来看，SmCl、PrCl对抗体形成即体液免疫功能的促进作用明显强于对细胞免疫功能的促进作用。巨噬细胞在免疫反应中起重要的作用，应用吞噬红细胞技术检测了SmCl、PrCl对巨噬细胞吞噬功能的影响。从实验结果可以看出，其对吞噬红细胞有促进作用，尤以低剂量的促进作用更为显著。5. 稀土化合物的杀菌作用低浓度稀土化合物还具有抑菌、杀菌和抗炎作用，如0.25%0.5%的硝酸铈、硫酸铈溶液对绿浓杆菌、金色葡萄球菌、肺炎杆菌、奇异变形杆菌、粪链球菌、大肠杆菌、产碱假单胞菌、表皮葡萄球菌等有强烈的杀灭作用，作为烧伤药物，它的霜剂在全国8个医院临床使用发现，对烧伤早期和
14、晚期的创面有较强的杀菌作用，而且不需要其他杀菌药物配合治疗。其次它有促进创面愈合的作用，同等条件愈合期比磺胺嘧啶银、洗必泰、新洁尔灭等可缩短35天，总共观察424例，总有效率达99%。通常烧伤后肌体免疫力受到抑制，而局部使用硝酸铈后可防止烧伤后的免疫抑制作用，这在动物实验中已得到证实。参考文献：1. 无机化学丛书（第七卷）黄春晖 王慰 刘余九 吴瑾光2. 稀土元素化学张若华3. 稀土元素分析化学江祖成 蔡汝秀 张华山4. Arlin,M.R.et al,J.Am Chem.Soc5. Brittain,H.G.Inorg.Chem6. Luk,C.K.Biochem7. Yang,J.H.et al,And Chim.Acta8. Flatt P R,et al.Endocrinology,1980,107:1007 欢迎您下载我们的文档，后面内容直接删除就行资料可以编辑修改使用资料可以编辑修改使用致力于合同简历、论文写作、PPT设计、计划书、策划案、学习课件、各类模板等方方面面，打造全网一站式需求主要经营：网络软件设计、图文设计制作、发布广告等，公司秉着以优质的服务对待每一位客户，做到让客户满意！感谢您下载我们文档10
